Die Atombombe
Kurzeinführung
Im
Jahre 1938 entdeckten die deutschen Physiker Otto Hahn und Fritz
Straßmann die Kernspaltung von Uranatomen durch den Beschuss
mit Neutronen und die damit verbundene Freisetzung sehr hoher
Energiebeträge.Bereits bei Ausbruch des Zweiten Weltkriegs
überlegten die Wissenschaftlerin mehreren Ländern,
ob man diese gewaltigen Kräfte in Form einer Bombe einsetzen
könnte. Zwei nach England emigrierte deutsche Wissenschaftler,
Rudolf Peierls und Otto Frisch, die an der Universität
von Birmingham tätig waren, legten im Frühjahr 1940
in einer wissenschaftlichen Abhandlung von historischer Bedeutung
den "Bauplan" für eine Atombombe vor. Der damalige
britische Premierminister Winston Churchill gab dem Projekt
Vorrang, ließ aber wegen der Gefahr eines Luftangriffs
die Anlage zur Herstellung der Bombe in Kanada errichten.
Der
deutsche Physiker Otto Hahn
© Corbis-Bettmann, New York
In
den USA wurde die Forschung parallel vorangetrieben und nach
dem Kriegseintritt des Landes im Jahre 1941 legte man die beiden
Forschungsprogramme zusammen. Die Amerikaner befürchteten,
Hitler könnte eine Atombombe bauen und damit die Welt erobern.
In einem berühmten Brief, der auch von Albert Einstein
unterschrieben worden war, wurde der damalige US-Präsident
Franklin D. Roosevelt gebeten, die Entwicklung der Atombombein
den USA zu forcieren, um Deutschland beim Bau von Nuklearwaffen
zuvorzukommen. Daraufhin wurde das Projekt "Manhattan"
gestartet. Ziel war es, eine Waffezu konstruieren, bei der die
gewaltige Menge an Spaltenergie schlagartig in einer Explosion
freigesetzt wird (Kernspaltungsbombe). Dafür wurde ein
Team von hervorragenden Wissenschaftlern zusammengestellt, zu
denen u.a. Hans A. Bethe, Edward Teller und Enrico Fermi zählten.
Die Leitung des Projekts wurde dem US-amerikanischen Physiker
J. Robert Oppenheimer übertragen. Unter strenger militärischer
Abschirmung begann man im Nuklearforschungszentrumin Los Alamos
in der Nähe von Santa Fe, New Mexico, fieberhaft mit der
Arbeit.
Der
Physiker Enrico Fermi
© Corbis-Bettmann, New York
Schon
kurz vor Kriegsbeginn vertrat der dänische Physiker Niels
Bohr die Ansicht, dass zur Auslösung einer Kettenreaktion
Uran-235 (U-235) am besten geeignet wäre. U-235 ist radioaktiv
und in sehr geringen Mengen (zu 0,71%) im natürlichen Urangestein
enthalten, das hauptsächlich aus dem nicht spaltbaren Uran-238
(U-238) besteht. Neben U-235 kommt als Materialfür die
Kernspaltungsbombe auch noch Plutonium-239 (Pu-239) in Frage.
In den USA bemühte man sich daher ab 1942, das spaltbare
U-235 in größeren Mengen aus dem natürlichen
Uran zu gewinnen. Zu diesem Zweck wurde in Oak Ridge in Tennessee
eine riesige Fabrikanlage erstellt, in der mit einem gewaltigen
Energieaufwand die beiden Uran-Isotope U-235 und U-238 mit Hilfe
des Gasdiffusionsverfahrens voneinander getrennt wurden. In
einer anderen Anlage in Hanford wurde Pu-239 hergestellt, indem
man U-238 mit Deuteronen beschoss, den Atomkernen des schweren
Wasserstoffs (Deuterium), die aus einem Proton und einem Neutron
bestehen.
Der
Prozess der Energiefreisetzung kann bei einer Atombombe deshalb
explosionsartig verlaufen, weil zum einen die Atomkerne von
U-235 und Pu-239 schon bei der geringsten Anregung gespalten
werden, z. B. durch ein sich anlagerndes Neutron, und weil zum
anderen bei der Kernspaltung weitere Neutronen frei werden -
pro Spaltung zwei bis drei. Diese zusätzlichen Neutronen
können ihrerseits wieder neue Kerne spalten, wobei wiederum
Neutronen erzeugt werden usw. Es entsteht eine Kettenreaktion,
wenn die Neutronen nicht aus dem Material entweichen können,
bevor sie von neuen Kernen eingefangen werden. Die Anzahl der
Kernspaltungen wächst dann innerhalbsehr kurzer Zeit -
etwa binnen 1 millionstel Sekunde - auf astronomischeWerte der
Größenordnung 1023 an, bis die frei werdende Energiedas
gesamte Material buchstäblich in einem Schlag verdampfen
lässt. Damit die Kettenreaktion überhaupt einsetzen
kann, muss eine gewisse Mindestmenge an U-235 oder Pu-239 -
die sog. kritische Masse -vorhanden sein. Bei Mengen unterhalb
der kritischen Masse entweichen mehr Neutronen durch die Materialoberfläche
als im Innern des Spaltmaterials erzeugt werden können
und die Kettenreaktion ist nicht möglich.
Kernspaltungsprozess
© Bertelsmann Lexikon Verlag, Gütersloh
Sobald
die kritische Masse, z.B. an U-235, überschritten ist,
setzt, durch zufällig umher fliegende Neutronen ausgelöst,
spontan eine Kettenreaktion ein. Dabei spielt auch noch die
geometrische Form der Masse eine Rolle. Damit möglichst
wenig Neutronen das Material verlassen können, muss die
Oberfläche möglichst klein sein. Das günstigste
Verhältnis von Volumen und Oberfläche hat die Kugel.
Die kritische Masse einer U-235-Kugel liegt beispielsweise bei
rund 15 kg. Der Durchmesser einer solchen Kugel beträgt
knapp 12 cm. Damit nun eine solche Bombenicht schon bei der
Füllung explodiert, wird das Uran im Innern in zwei oder
mehr Portionen aufgeteilt, von denen jede aus unterkritisch
viel Masse besteht und die strahlungssicher voneinander getrennt
sind. Bringt man nun durch irgendeine Vorrichtung, z. B. durch
kleine Treibladungen, die einzelnen Teilmassen zu einer überkritischen
Masse zusammen, so explodiert die Bombe. Durch die dabei schlagartig
frei werdende gigantische Menge an Wärmeenergie wird die
Bombe mitsamt ihrer Füllung in heiße Gase verwandelt,
noch bevor das ganze Uran gespalten ist. Experten schätzen,
dass nur etwa 10% des Urans Zeit genug haben, in einer "geordnet"
ablaufenden Kettenreaktion zu zerfallen. Um diese Zeitspanne
um einige millionstel Sekunden zu verlängern und um damit
die Energieausbeute beträchtlich zu erhöhen, umgibt
man die Bombe oftmals mit einem starken Stahlpanzer.
Die
Sprengwirkung einer Atombombe ist ungeheuerlich. Zum Vergleich:
Einer der wirksamsten chemischen Sprengstoffe ist das Trinitrotoluol
(TNT). 1 kg TNT setzt bei der Detonation eine Energie von rund
5 Mio. Joule frei. Die gleiche Energie würde ein sehr schwer
beladener Mensch aufbringen, wenn er eine Treppe von 3500 m
Höhe hinaufsteigen müsste! 10 kg TNT genügen,
um ein Wohnhaus in Schutt und Asche zu legen. Die mächtigsten
Bomben des Zweiten Weltkriegs hatten Füllungen von etwa
1 Tonne TNT, ebenso der Gefechtskopf der V2-Raketenwaffe. Um
die ungleich gewaltigere Sprengwirkung einer Atombombe auch
nur annähernd beschreiben zu können, gibt man sie
in Kilotonnen (kt) oder Megatonnen (Mt) der "Maßeinheit"
TNT an (1 kt = 1000 Tonnen; 1Mt = 1000000 Tonnen). Mit einer
5-kt-Bombe meint man beispielsweise eine Atombombe, die eine
ähnlich verheerende Wirkung hatwie die Explosion von 5
kt, also 5000 Tonnen, des Sprengstoffes TNT!
Am
16. Juli 1945 um 5:30 Uhr wurde die erste Atombombe -mit Plutonium-Füllung
- in den USA auf dem Versuchsgelände bei Los Alamos in
New Mexico gezündet. Nach dem Tode von US-Präsident
Roosevelt im April 1945 beschloss sein Nachfolger Harry S. Truman
im Einverständnis mit Winston Churchill, die Atombombe
gegen Japan einzusetzen, um die Kapitulation zu beschleunigen.
Durch den Einsatz der Kernwaffen sollten vor allem schwere Verluste
der Alliierten bei einer Invasion in das japanische Kernland
verhindert werden. Am 6. August 1945 war die japanische Stadt
Hiroshima das erste Ziel eines Kernwaffenangriffs. Die Uranbombe
mag eine Ladung zwischen 50 kg und 100 kg U-235 enthalten haben,
um die Kernreaktionen sicher in Gang zu bringen und möglichst
lange aufrechtzuerhalten. In einer Höhe von 560 m explodierte
die Atombombe mit einer Sprengkraft von 20 kt, was einer Explosionvon
20000 Tonnen TNT entspricht. Die Wirkung dieser Explosion war
furchtbar: Ein Gebiet von mehr als 10 km² Fläche wurde
verwüstet und 80% der Stadt wurden sofort vernichtet. Von
den 300000 Einwohnern starben 80000 sofort, weitere 100000 an
den Folgen ihrer Verletzungen. Nahezu niemand kam ohne Schaden
davon. Drei Tage später, am 9. August 1945, wurde die zweite
Atombombe über Nagasaki gezündet. Sie besaß
eine Plutonium-Füllung und hatte, wie schon die erste Atombombe,
eine Sprengkraft von 20 kt. Diese Bombe tötete 40000 Menschen,
25000 wurden von ihr verletzt. Daraufhin kapitulierte Japan
am 10. August 1945 bedingungslos.
Auch
die moralischen Auswirkungen des Kernwaffeneinsatzes waren unübersehbar:
Im Gegensatz zu den bisherigen Luftangriffen, vor denen man
sich in den Kellern wenigstens notdürftig in Sicherheit
bringen konnte, hatte hier eine einzige Bombe genügt, um
eine Großstadt zu vernichten. Hinzu kam die Langzeitwirkung
dieser Bombe: Zehntausende starben in den folgenden Wochen,
Monaten und Jahren, weil sie radioaktiv verstrahlt worden waren.
Quelle:
wissen.de
Die
"Dicke Berta"
Die
"Dicke Berta" in Ladestellung
Das
42cm-Geschütz "Dicke Berta" gehört wohl
zu den bekanntesten Waffen des 1.Weltkrieges. Eingesetzt wurde
es zum Beschuss von Festungsanlagen, wie beispielsweise den
Forts von Verdun.
Bei der Verwendung der maximalen Ladung und dem Auftreffen des
Geschosses mit der dementsprechend maximalen Geschwindigkeit
betrug die Auftreffwucht einer Granate der "Dicken Berta"
beim fahrbaren M-Gerät 3.500 mt und beim Gamma-Gerät,
das an die Eisenbahn gebunden war, sogar 6.000 mt. Die Auftreffwucht
einer 30,5 cm Granate beträgt dagegen vergleichsweise nur
2.000 mt und die einer 21 cm Granate sogar nur 600 mt. Um die
Kraft die hinter der Granate steckt noch mehr zu verdeutlichen,
läßt sich auch die Energie des Detonationsgases der
Sprengladung angeben: Die Leistung des Detonationsgases beim
Abschuss der 42 cm Granate betrug circa 38.000 mt, während
die Gase bei einer 30,5 cm Granate nur eine Energie von rund
6.000 mt haben. Allein die reine Bewegungsenergie des 42 cm
Geschosses entspricht der kinetischen Energie von 4 je 50 t
schweren D-Zugwagen bei einer Geschwindigkeit von 90 km/h. Oder
aber einem 22 Seemeilen schnellen Flugzeugträger der Essexklasse
aus dem Zweiten Weltkrieg.
All diese physikalischen Größen spiegelten sich natürlich
auch in der Wirkung der Granate wider. Sie hing aber ausser
der Auftreffwucht auch von der Form des Geschosses, und dem
Material aus dem die Geschossspitze besteht, ab. Desweiteren
spielten natürlich auch der Auftreffwinkel, die Größe
und Art der Sprengladung, der Zündermechanismus und nicht
zuletzt die Art des Ziels eine Rolle. Augrund dieser Vielzahl
von Faktoren ließ sich die Wirkung der Granate damals
nur näherungsweise vorraussagen. Die besten Versuche, die
als Mass der Wirkung benutzt werden konnten, ließen sich
natürlich beim senkrechten Auftreffen der blinden Granaten
auf Betonziele machen. Doch selbst unter guten Vorrausetzungen
drang die 42 cm Granate der "Dicken Berta" nur gut
einen Meter in einen harten, massiven, eisenarmierten Betonblock
ein. Bei freitragenden Betondecken mit großem Stützabstand
hatte die 42 cm Granate dagegen ein leichtes Spiel, die Träger
wurden durchbogen oder gar zerbrochen. Und so hat die "Dicke
Berta" beim Beschuss der älteren belgischen und nordfranzösischen
Forts, die noch Ziegelsteinhohlräume hatten, ihre Erwartung
zwar voll erfüllt und die Decken der Befestigungen glatt
durchschlagen doch gegen die tief versenkten Betonräume,
vor allem die der Aussengürtel der Festung Verdun, hatte
sich selbst die 42 cm Granate als machtlos erwiesen. Auch hier
ist es dem Geschütz wie an allen anderen Einsatzorten zwar
möglich gewesen die Aufbauten restlos zu vernichten, doch
die erhoffte Zerstörung der neuzeitlichen Forts mit massiven
Betondecken ist ihm nicht gelungen.
Generell war die "Dicke Berta" natürlich ein
kostbares und nur strategisch verwendbares Gerät, dass
nur gegen die am stärksten befestigten Ziele eingesetzt
wurde. Jeder Schuß kostete 1.500 Mark, davon entfielen
1.000 Mark direkt auf die Munition und 500 Mark auf die Amortisation
des Geschützes. Denn die "Dicke Berta", die einschließlich
Troß und Zubehör beinahe einen Wert von 1 Million
Mark hatte, konnte nur für 2.000 Schüsse verwendet
werden. Dementsprechend wurde mit dem Einsatz sparsam umgegangen
und jeder Schuss für sich beobachtet und korrigiert. An
Munition standen nur Sprenggranaten mit 1.160, 930 und 810 kg
mit einem unempfindlichen Bodenzünder, der auf Verzögerung
eingestellt werden konnte, und eine Haubengranate zu 400 kg,
die dank der ballistischen Form eine etwas größere
Reichweite hatte, zur Verfügung.
Die
Dicke Berta hatte ihren Name von Berta Krupp.
Quelle:
waffenhq.de
